目前,集成电路制造工艺进入纳米时代,软错误问题已经成为影响集成电路可靠性的主要因素。同时,栅氧化层厚度随着工艺进步逐渐减小,栅氧退化效应对软错误问题的影响也日益严重。因此研究集成电路特别是存储单元在发生栅氧退化效应情况下的可靠性问题具有重要的意义。本文研究工作围绕栅氧退化效应下SRAM单元的可靠性展开,进行了如下几方面的研究:第一,基于已有的栅氧退化效应模型,通过数学建模和模拟分析等方法推导出在栅氧退化效应下SRAM单元临界电荷的计算模型,并验证了其正确性。在其基础上,仿真分析了栅氧退化与软错误率的关系以及不同工艺水平下栅氧退化效应对SRAM单元可靠性的影响。第二,基于第一部分的计算模型,在栅氧退化条件下电压对临界电荷的大小存在两种相反的影响,因此必然存在一个最佳的电压Vopt,使得在该电压下SRAM单元的临界电荷最大。本文通过模拟实验,验证了这一结论,并进一步对最优电压Vopt以及最大临界电荷Qcritmax在不同栅氧退化程度、不同工艺水平下的情况进行了模拟分析。第三,分析研究了各种不同的软错误加固方法,并着重对电路设计加固方法中的耦合电容加固方法、10T单元加固方法和一种基于稳定结构的SRAM单元进行了研究,分析了其工作原理,并评估它们软错误和栅氧退化效应的加固效果。文章的研究结果对于指导现阶段SRAM设计、分析在栅氧退化效应下SRAM单元的可靠性问题具有一定的理论指导意义。
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